巖土工程勘察剪切波速測試技術分析

姚婷婷

（陜西工程勘察研究院有限公司，陜西西安 710068）

0 引言

在我國的工程領域中，地上、地下中的各類工程被統稱為土木工程，而土木工程涉及巖石、土壤等部分的被稱為巖土工程。對于巖土工程來說，在我國行業領域中有著企業數量多但是規模小眾的特點，由于巖土工程在土木工程中的應用，可以幫助土木工程在施工之前對環境進行有效的勘測，了解到施工過程中可能出現的問題，提高了工程的效率，在目前來看，我國加大了對巖土工程上的投資，在未來的發展中，巖土工程還將在結構上進行調整，促進市場增長上的變化。巖土工程勘察是巖土工程中的重要環節，它的數據分析結果直接影響了工程是否可以順利展開，其中的一些測試技術的應用也擴大了巖土工程勘察的技術范圍。

1 關于巖土工程勘察

1.1 巖土工程勘察的特點

巖土工程勘察是指根據建設工程的要求，按照一定的方法對工程現場進行觀察、分析以及評價的過程，從而根據勘察結果編制相關文件，判定工程施工過程中是否會遇到相關的阻力。對于巖土工程勘察來說，它的主要目的就是通過測試的方法和手段對當地的地形、地貌以及土質等方面進行研究，判斷地基強度的穩定性以及土質的類型，從而達到為工程提供指導方向的目的。對于巖土工程來說，它具有一定的綜合性，在勘察過程中需要涉及多方面的內容。包括工程現場的環境、氣候以及人文等自然環境，判斷泥石流、滑坡以及其他自然災害可能發生的概率，明確土層的基本構造和類型，確定其中的安全隱患，對地下水的分布等信息進行具體研究。另外巖土工程勘察還具有一定的復雜性，需要運用工程地質調查、測繪、抽樣以及各種測試技術。

1.2 西安市土層結構分類概述

對于西安市來說，它位于中國西北地區，依靠渭河與秦嶺，屬于渭河流域中部關中盆地地區，對于西安市的地貌地形來說，可以按照地址結構分為華北地臺以及秦嶺地槽褶皺帶兩個主要單元，以渭河平原作為其中的主要分界線，因此，形成了不同的地層結構。在西安地區，它的地層除了填土之外，地層厚度的主要結構可以分為黃土、粉土以及古土壤等，在不同地區有著不同的覆蓋厚度范圍，與工程地質單元以及環境和成因的不同有著具體的關系。由于土層剪切波速是測試土壤覆蓋層厚度的重要指標，所以在巖土工程勘察中有著重要的作用。

1.3 剪切波速測試技術的應用現狀

對于剪切波速測試技術來講，根本上隸屬于淺層勘探技術手段，通過較長時間的觀察可以看出，該種技術方式能夠促使最后人員獲取到極高精確性的波速測試數據信息，更好地為接下來人員處理其他地質隱患提供巨大的支撐。這也就是當前行業人士更加青睞的主要原因。在巖土工程勘察過程中借助剪切波速測試技術手段，能夠全面融入動力學參數計算以及場地土承載力計算等多個方面的信息，促使人員在極高的操作效率下，達到預期理想的操作效果。除此之外，在人員應用剪切波速測試技術環節當中，也能夠體現良好的分辨率效果，盡可能控制好企業經濟成本的投入量，像目前我國水利、建筑以及冶金等工程行業內，都對剪切波速測試技術提出更高的重視程度。

2 剪切波速測試技術在巖土工程勘察的主要方法

單孔測速試驗是剪切波速測試過程中的主要方法，它的主要操作原理就是通過爆破、空氣壓縮槍以及彈簧發射裝置等操作方式提供相應的振源，在巖土工程勘察過程中，主要采用的方法就是敲擊板激振源的方法進行測試。敲擊板激振源是指通過專業的測試設備，將其放置到平整的地面上，覆蓋相應重量的物體，使木板與地面緊密接觸，然后敲擊木板兩側，就會對地面有一個水平方向的作用力，土層就會發出相應的剪切振動，設備可以接受到土層的信號，進而對剪切波速進行一定程度的測試。另一方面來說，在設備使用過程中，需要注意它的型號以及質量問題，保證可以接受到來自土層的微量信號，在敲擊過程中，可以將土層浸濕來加大木板與土層之間的作用力。

3 剪切波速測試技術的具體分析過程

3.1 孔剪測試

在地基的分析以及剪切波速的測試過程中，主要的目的就是根據相關的參數范圍計算土層中的剪切模量，從而對土層中的軟土范圍進行具體的了解，在剪切波速測試技術應用的過程中，孔剪測試是必不可少的環節。首先，對于剪切波來說，當它們穿越過地層后，會造成不同層面的折射和反射，并且是振動發生一定程度的位移，當剪切波僅在水平方面上移動時，便被稱為是SH波，當在垂直方向移動時，被稱為是SV 波，通過直達波的遠離，在直接對地層進行孔剪測試的過程中，可以根據傳播的距離以及所用時間，計算出相應的速度，從而為后續的土層分析提供有力的證據，在孔剪測試過程中，它的結果是相對比較精確的，而且可以通過波速測試儀等設備記錄剪切波波形的變化，這對于巖土工程勘察工作來說有著一定的輔助作用。

3.2 鉆孔技術中的注意事項

在剪切波速測試的過程中，首先應該對單孔或者跨孔的孔徑有著具體的規范要求，根據現場環境計算孔徑的范圍，進而對鉆頭的直徑進行更換，在鉆孔過程中，對于孔壁的要求是比較高的，需要保持上下一致的特點，保證鉆孔過程中的質量問題，盡量避免傾斜角度的產生，降低過程中存在的誤差。其次，鉆孔工作大多都是選擇在白天進行，避免對周圍環境和人們的生活產生一定的影響，可以考慮在交通比較擁擠的時間進行，減少噪聲對人們的污染。另外，周圍的場地也要保持一定的平整，避免在鉆孔過程中發生塌陷等事故，保持套管與孔壁之間的緊密連接，增強鉆孔過程中的穩定性。

3.3 測試技術中的注意事項

在人員開展測試環節當中，需要先對現場情況進行深入的調查，結合項目測試標準下，在等待測試的場地內實施鉆孔處理，完成此環節以后，接下來還應該將三分量傳感器進行有效的設置，在鉆孔孔壁中，融合專業的設備加以固定處理。站在鉆孔孔口大約1～3m 的位置上，人員需要將長方形木板進行合理的放置，將其當成振源，同時借助一定重量的物體，放置在木板上部分位置，做好測試之前萬全的準備。在正式測試時，測試人員需要分別錘擊木板的兩端，使涂層中激發出壓縮波和剪切波，之后根據三分量傳感器中記錄下來的質點運動時程曲線確定激發點與反相點。在現場測試過程中，應該注意儀器的使用情況，保證儀器處于正常的狀態，在錘擊的過程中要保證木板與土層之間的連接，它的緊密程度直接對波形的采集有著一定程度的影響，需要工作人員提前做好相關的工作，保證錘擊過程中的干凈利落，避免二次擊打對結果造成的影響，避免土層表面振動的干擾。對于現場測試過程中木板的選擇來說，應該盡量選擇彈性或者韌性比較好的模板，在錘擊的過程中可以在木板兩端覆蓋上鐵皮，從而保證在使用過程中的穩定性，對于木板來說，在應用的過程中與土層的耦合直接關系到波形的采集情況，所以可以在放置木板的地方撒上一層砂子，對木板進行來回移動，對其進行摩擦，判斷它的耦合效果。

3.4 測試結果應用

通過實際調查發現，在人員應用剪切波速測試結果過程中，相對來講有著比較復雜的程序，當前行業人士在計算時，主要就是圍繞地基承載力為核心，以此作為計算基礎開展其他研究工作。大多數條件下，對于地基承載力而言，通常表現出了與工程現場波速測試結果之間聯系的特點，在有著較快波速基礎上，自然也就會得到極高的地基承載力結果，面對該種現狀下，促使人員而可以直接開展實際的操作處理。但是相反情況下，如果有著較慢的波速，就會導致地基承載力出現相反的現象，面對較低的地基承載力現象下，人員在正式操作之前，應該先制定妥善的處理方案，保證地基承載力得以有效提升。除此之外，在我國現有的地基地質相關的標準體系當中，行業人士已經確定比較合理的相關要求，站在剪切波速下進行研究，如果此時超出了800m/s，可以確定巖石結構的地層性質；如果有著超出500m/s 的剪切波速，那么在其沒有超出800m/s 范圍當中，可以斷定為巖石結構相對比較堅硬，在人員確定出施工現場巖石結構以后，在接下來其他環節的操作過程中，就需要人員根據實際現場各方面的條件下，進行靈活的處理以及應對。

4 結語

總而言之，巖土工程是我國近年來大力發展的工程項目，對工程的施工來說有著重要的作用，在巖土工程勘察過程中，剪切波速測試是其中的重點環節，它的主要方法包括單孔測速試驗的方法，通過大錘對木板的擊打完成試驗過程，在測試過程中，需要注意各個技術應用中的注意事項，保證測試結果的準確性。